中国科学院发表最新Nature论文

编辑丨王多鱼

排版丨水成文

氢负离子（H⁻）是氢原子获得一个电子后形成的阴离子，具有质量轻、氧化还原电位高等特性，由氢负离子介导的电化学过程与现有系统有着根本性不同，这使得创新电化学装置的发展成为可能，例如用于可充电电池、燃料电池、电解池和气体分离膜等。

然而，由于缺乏能同时满足高离子电导率、低电子电导率、优良热稳定性和电化学稳定性，以及与电极材料良好兼容性的电解质材料，迄今为止，氢负离子二次电池技术始终未能实现突破。因此，开发综合性能优异的氢负离子导体材料，被视为固态离子学和氢能领域的前沿课题。

2025 年 9 月 17 日，中国科学院大连物理化学研究所陈萍研究员、曹湖军研究员、张炜进副研究员作为共同通讯作者（崔继荣、邹韧为共同第一作者）在国际顶尖学术期刊Nature上发表了题为：A room temperature rechargeable all-solid-state hydride ion battery（一种室温可充电的全固态氢负离子电池）的研究论文【1】。

该研究开发出了新型核壳结构氢负离子（H⁻）电解质，进而构建了首个氢负离子原型电池。

2023 年 4 月，陈萍/曹湖军团队在Nature期刊发表论文【2】，提出了晶格畸变抑制电子电导策略，研制出了稀土氢化物基低温超快氢负离子导体。

在这项最新研究中，研究团队利用 BaH2 薄层包覆稳定性较差的 CeH3，构建了新型核壳结构复合氢化物——3CeH3@BaH2，在室温下展现出快速的氢负离子传导特性，在 60°C 以上成为超离子导体，是一种理想的电解质材料。

在此基础上，研究团队利用经典储氢材料 NaAlH4 和 CeH2分别作为正、负极活性物质，构建了一种全固态、可充电的氢负离子原型电池——CeH2|3CeH3@BaH2|NaAlH4，即氢负离子二次电池实验室验证实物。

实验数据显示，该电池正极在室温下首次放电容量达 984 mAh/g，且经过 20 次充放电循环后，仍保持 402 mAh/g 的可逆容量。研究团队进一步搭建了叠层电池，把工作电压提升到了 1.9 V，并点亮了黄色 LED 灯，证明了该电池为电子设备供电的可行性。

该全固态氢负离子二次电池以氢元素作为载流子，原理上能有效规避有害的金属枝晶形成及其引起的短路问题，从而为清洁能源的存储和转换开辟了新的研究途径。

论文链接：

1. https://www.nature.com/articles/s41586-025-09561-3

2. https://www.nature.com/articles/s41586-023-05815-0